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ComVac: Energieeffiziente Drucklufterzeugung und -verteilung - Jeden Kubikmeter möglichst sinnvoll nutzen

Hannover (ots) - Druckluft spielt als Energieträger in vielen Produktionsprozessen eine wichtige Rolle. Die Aussage "Druckluft ist sowieso vorhanden" verdeckt den Blick auf die Energieeffizienz der dahinterstehenden Drucklufterzeugung, -aufbereitung und -verteilung. Auf der ComVac, internationale Leitmesse der Druckluft- und Vakuumtechnik im Rahmen der HANNOVER MESSE 2011 (4. bis 8. April), zeigen Aussteller, wie sich Bedarf und Erzeugung in Einklang bringen lassen. Denn auf diese Weise können Unternehmen ihre Produktionskosten senken und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern.

Analyse des tatsächlichen Druckluftbedarfs

Der erste Schritt hin zu einer energieeffizienteren Drucklufterzeugung und -verteilung ist die genaue Analyse des Ist-Zustandes mit Bedarfsmessung. Dabei wird der Druckluftverbrauch einschließlich aller Schwankungen genau bestimmt. Zudem kann das Leitungsnetz näher in Augenschein genommen werden; Leckagen lassen sich beispielsweise per Ultraschall orten. Liegen alle Daten vor, lässt sich ermitteln, welche Investitionen sich empfehlen und wie schnell sich diese rechnen.

Beispiel Leitungssystem: Dass Leckagen ungenutzt Druckluft - und damit Energie - entweichen lassen, liegt auf der Hand. Dass aber auch der Querschnitt der Leitungen groß genug sein muss, zeigt das Beispiel der Druckluftwerkzeuge. Diese sind von den Herstellern auf einen bestimmten Fließdruck hin optimiert, bei dem der Wirkungsgrad der Geräte optimal ist. Sinkt beispielsweise beim Schleifen der Druck um etwa 1 bar ab, kann die Nennleistung bereits um ein Viertel fallen. Das führt zu einigen Nachteilen, denn Werker und Kompressor müssen länger arbeiten - beides kostet Geld. Zu kleine Querschnitte finden sich in der Praxis häufiger als gedacht, selbst bei einer ursprünglich ausreichenden Auslegung des Leitungsnetzes. Denn nicht selten werden die Installationen nach und nach erweitert, und ursprünglich nicht vorgesehene Werkzeuge nutzen die vorhandene Leitung mit - wodurch diese schnell überfordert ist.

Optimiertes Druckluftmanagement

Höchstmögliche Energieeffizienz jeder einzelnen Druckluft-Systemkomponente ist zwar eine notwendige, aber noch keineswegs hinreichende Voraussetzung für die optimierte Energieeffizienz des Gesamtsystems Druckluft. Mit Ausnahme von kontinuierlich ablaufenden Prozessen der Verfahrenstechnik weist das per Analyse gewonnene Bedarfsprofil üblicherweise Schwankungen auf, etwa abhängig von der Anzahl der Mitarbeiter pro Schicht beziehungsweise der Abläufe in der Fertigung. Abhängig von einer Energiekostensimulationsberechnung kann es fallweise sinnvoll sein, einen drehzahlgeregelten Kompressor in ein Gesamtkonzept zu integrieren. Eine Entscheidung darüber, ob ein drehzahlgeregelter Kompressor integriert wird oder eine Splitting-Lösung die wirtschaftlich sinnvollere Lösung ist, sollte auf jeden Fall immer davon abhängig gemacht werden, welche Lösung letztendlich die effizienteste ist.

Bei einem höheren Bedarf empfiehlt sich dann der Einsatz einer übergeordneten Steuerung. Der Vorteil hier: Mehrere Kompressoren lassen sich in einer Station aufeinander abgestimmt betreiben. Abhängig von der im Vorfeld ermittelten besten Lösung kann zum Beispiel durch Lastverteilung (Splitting) auf mehrere Kompressoren unterschiedlicher Größe das Lastverhalten wirtschaftlicher gestaltet werden. Es ist damit aber auch möglich, eine drehzahlgeregelte Maschine für die variable Last wirtschaftlich zu regeln, indem man sie mit kleinen Festdrehzahl-Kompressoren kombiniert, die für die Abdeckung der Grundlast zuständig sind. Der Vorteil solcher Steuerungen ist nicht nur darin zu sehen, dass sie mehrere Kompressoren steuern (bei Bedarf auch mehrere drehzahlgeregelte), sondern dass sie durch vorausschauende Schalthandlungen Schaltverluste und Regelverluste vermeiden und durch adaptives Verhalten immer den energieeffizientesten Kompressor zuschalten.

Eine solchermaßen zentral angeordnete Druckluftstation bietet dem Betreiber zahlreiche Pluspunkte, sofern nicht extrem lange Leitungen für eine dezentrale Versorgung sprechen. Lassen sich alle Kompressoren in einer oder wenigen Stationen bündeln, vereinfacht das nicht nur Service und Wartung. Da bei der Verdichtung vor allem Wärme entsteht, kann ein System zur Wärmerückgewinnung die Energiekostenrechnung weiter senken. Denn dadurch sinkt auch der Brennstoffverbrauch (in der Regel Gas, Öl oder Kohle) anderer Systeme. Auf diese Weise lassen sich günstig etwa Duschwasser erwärmen oder die Heizanlage unterstützen. Noch besser geeignet ist der Einsatz in Branchen mit kontinuierlich laufenden Fertigungsprozessen. Denn die zurückgewonnene Wärme kann der An¬wender dann das ganze Jahr über verwenden - und damit den Kohlendioxidausstoß direkt reduzieren, was auch im Zusammenhang mit Umweltmanagementsystemen Vorteile bietet.

Ist die Druckluftversorgung optimiert, kommen weitere Aspekte hinzu, die ebenfalls aus energetischer Sicht von Bedeutung sind. An erster Stelle steht die Wahl der richtigen Trockner. Abhängig vom benötigten Drucktaupunkt kommen Kälte- oder Adsorptionstrockner zum Einsatz, gegebenenfalls lohnt sich auch die Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb. Will heißen: Im Sommer kann es ausreichend sein, nur mit Kältetrocknern zu arbeiten. Sinken dann im Winter die Temperaturen, können Adsorptionstrockner den dann erforderlichen tieferen Drucktaupunkt sicherstellen.

Nutzen von Kompressionsabwärme

Ein zusätzliches ganz erhebliches Energieeinsparpotenzial erschließt sich über Wärmerückgewinnung. Nicht weniger als hundert Prozent der zugeführten Antriebsenergie eines Kompressors werden in Wärme umgewandelt. Für eine möglichst umfassende Rückgewinnung und weitere Nutzung dieser Energie sind sowohl luft- und fluidgekühlte Schraubenkompressoren als auch wassergekühlte ölfrei verdichtende Kompressoren hervorragend geeignet. Am einfachsten und effizientesten ist es, die vom Kompressor erwärmte Kühlluft direkt zu nutzen. Ein Luftkanalsystem leitet die Warmluft in benachbarte Lagerräume oder Werkstätten. Natürlich lässt sich die Kompressorabwärme auch in vorhandene Warmwasserheizsysteme und Brauchwasseranlagen einspeisen. Je nach Verdichtungsprinzip und Kühlung ist dadurch ein Großteil der installierten Kompressorleistung wärmetechnisch nutzbar.

In vielen Anlagen der Druckluftversorgung steckt noch einiges Einspar-Potenzial - nicht nur hinsichtlich der Energieeffizienz. Wer Druckluft nicht nur als 'sowieso vorhanden' sieht, kann hier mit wenig Mühe schnell seine laufenden Ausgaben deutlich reduzieren. Über eine genaue Bedarfsanalyse lässt sich der Vorteil auch gut quantifizieren und bewerten. Das Plus dabei: Wer auf diese Weise seine Ausgaben für elektrische Energie oder fossile Brennstoffe senkt, reduziert nicht nur die eigenen Kosten. Gleichzeitig sinkt auch der Kohlendioxidausstoß.

Besucher der ComVac können sich zu diesen Themen vom 4. bis 8. April 2011 in Hannover schnell einen Überblick verschaffen. Ein zentraler Anlaufpunkt ist dabei der ComVac Eco-Park - ein Pilotprojekt der Deutschen Messe AG als Veranstalterin sowie des Verbandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA). Hier können Interessierte sehr leicht in die aktuellen Themen der Druckluft- und Vakuumtechnik einsteigen. Stetig steigende Energierechnungen verlieren damit ihren Schrecken.

Über die HANNOVER MESSE

Das weltweit bedeutendste Technologieereignis wird vom 4. bis 8. April 2011 in Hannover ausgerichtet. Die HANNOVER MESSE 2011 vereint 13 Leitmessen an einem Ort: Industrial Automation, Motion, Drive & Automation, Energy, Power Plant Technology, Wind, MobiliTec, Digital Factory, ComVac, Industrial Supply, CoilTechnica, SurfaceTechnology, MicroNanoTec und Research & Technology. Die zentralen Themen der HANNOVER MESSE 2011 sind Industrieautomation, Energietechnologien, Antriebs- und Fluidtechnik, industrielle Zulieferung und Dienstleistungen sowie Zukunftstechnologien. Frankreich ist das Partnerland der HANNOVER MESSE 2011.

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